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远红外-微波联合干燥香菇的试验研究

更新时间:2009-03-28

干燥是目前新鲜香菇加工储藏的最重要手段之一,传统干燥香菇生产的经济性和产品质量控制的矛盾日益突出,如何降低成本,提高产品质量是目前香菇干燥研究中亟待研究和解决的问题[1-2]。国内外专家利用微波、远红外等方法对干燥食品开展了很多研究,如刘云宏等[3]研究了不同超声功率及远红外辐射温度对南瓜片干燥时间、干燥速率、扩散系数、微观结构以及能耗的影响;陈君琛等[4]应用三因素二次通用旋转组合设计优化了杏鲍菇热风-真空联合干燥工艺参数;徐艳阳等[5-6]探索了先热风后微波的联合干燥方式对农业物料的干燥工艺进行了比较研究;KUMAR[7]采用三因素二次旋转回归试验,对秋葵热风-微波联合干燥工艺进行了优化;MASKAN[8]研究了热空气、微波和热空气-微波联合干燥猕猴桃片的干燥特性。物料联合干燥相关研究还有很多,但是,利用微波、远红外干燥香菇的研究很少,尤其是远红外与微波联合干燥香菇的研究更少。

远红外具有一定的穿透性,产品干后品质好,干燥速度快且节能[9]。微波具有极强的穿透性,适宜用于干燥较难脱水或在后期干燥难以失去水分的农产品[10]。本文研究了在干燥前期采用远红外,后期采用微波的联合干燥香菇的方法,拟为优选香菇干燥方法和工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择菇盖开伞度为70%~80%,菇盖直径4~6 cm,厚薄均匀,色泽光润,香味浓郁,外形整齐,当天采摘的新鲜香菇,剪去菇柄与菌褶平齐。

1.2 仪器与设备

微波试验采用WEG-600A型微波炉,工作频率为2450 Hz,干燥时可控制输出功率和物料温度,有排湿风机,排湿风速为0.30~0.45 m∕s[11]。远红外试验用箱由JT766-1型快速远红外电热干燥箱改进而成,远红外辐射板为SiC条瓦状,四周安装有石棉隔热层;箱体上端设有排湿风机,排湿风速控制在0.3 m∕s左右。

1.3 方法

试验时,将香菇菇柄朝下,均匀平铺在盛物网上,干燥过程中定时测定物料质量并及时换算含水率,直至湿基13%左右为止。将干燥好的香菇进行色泽、形态、气味等感官评分,满分为100分。由9位专家评分,每位专家采用综合加权评分法进行打分,取其平均值[12],高分者为质量佳,评分标准见表1。

农村化学品企业,主要指地处农村的化学品企业。农村化学品企业为追求利润最大化,必然要在制度、市场、区位资源禀赋以及技术等激励和约束下寻求交易成本和生产成本最低的经济活动及地理区位,从而内生地决定了农村化学品企业的发展和区位布局。主导中国农村化学品企业区位选择与发展的首要区位因素是农村制度及其市场化变迁。人民公社制度、城乡隔离制度以及经济体制渐进性的市场化变化为农村化学品企业发展奠定了基础。地方政府“赶超GDP发展战略”内生出一系列扭曲要素价格的制度安排[18],包括劳动力、土地、资本、环境要素在内的制度安排是推动农村化学品企业发展的重要原因。

 

表1 香菇干后品质评分标准

  

评分指标菇盖色泽菇褶色泽香味形态色泽与分值浅褐10淡黄10浓10细10褐色8黄色8一般8稍粗8深褐5深黄5淡5粗5黑色3褐色3焦味3扭曲3加权值2.5 2.5 3 2

同理可得y2y3x1x2x3的回归方程

本届评分规则对动作完成情况的评判力度加大,对运动员各方面的基本技能以及队员之间的协作配合、完成动作的一致性等提出了更高的要求。完成价值的评分标准愈加清晰严格,在训练过程中应该运用各种方法来建立教练与队员、队员与队员之间人际关系,有意识的培养队员团队合作意识及集体凝聚力,在建立相互信任关系的基础上,提高动作的完成质量。

 

表2 因子与水平

  

编码γ 1 0-1-γ△j转换水分x1 80 76.66 65 53.34 50 11.66远红外箱温度x2 85 80.5 65 49.5 45 15.54微波干燥功率x3 2.5 2.28 1.5 0.72 0.5 0.78

2 结果与分析

2.1 远红外、微波干燥香菇的失水特性分析

  

图1 香菇的微波、远红外干燥失水特性曲线

 

表3 三因素正交试验方案与结果

  

试验号x1编码x3编码1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 1 -1 1 1-1-1-1-1-1 γ-γ x2编码1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 11 12 13 14 15 16 0 0 0 0 0 0 1 0 0 γ-γ 0 0 0 0 0 0 0 0 γ-γ 0 0干后品质得分y1 64.29 63.80 54.01 52.39 75.51 75.03 77.61 79.23 57.64 81.12 74.00 72.56 77.68 72.66 78.39 76.34平均失水速率y2(d.b)∕(%·min-1)7.82 5.15 4.24 3.52 4.97 2.25 2.08 2.88 6.39 2.56 5.29 2.38 3.83 2.91 3.72 3.71单位脱水质量能耗y3∕(kW·h·kg-1)2.35 2.83 2.28 2.5 2.92 3.33 3.12 2.74 2.21 3.08 2.52 3.43 3.16 2.5 2.78 2.78

国内的并购此起彼伏,中国的企业在全世界的并购案件也不在少数。很多中资企业受中国政府“一带一路”的鼓舞,在海外掀起了一股对仓储、货运和其他物流运营商的收购热潮。2017年中国企业在欧洲、亚洲和其他地区收购物流公司的交易总金额达到了350亿美元,2016年这个数字是129亿美元,2018年会更高。

(2)在典型镉污染区域,稻草离田较常规还田处理能增加水稻-土壤系统中Cd的输出量,降低植株各部位Cd累积量。在稻草离田的基础上采用清洁水灌溉和沉降截源措施较稻草离田处理降低水稻不同部位Cd含量和累积量的效果更好。(3)T1、T2和T3处理较CK处理能降低成熟期土壤有效Cd含量,不同消减措施处理在早稻季较CK处理分别降低6.4%、5.4%和6.6%,晚稻时期分别下降6.4%、12.3%与8.3%。

将式(7)、式(8)、式(9)绘成图2a。

第一,阿姨群体的年龄基本是35岁~50岁,一般都有过生育和养育孩子的经历,有家务劳动的实践,有照顾老人的经历,她们对自己将要进入的行业或者职业,有着一些自己的经历和体验,但是这个经历和体验与真正的专业服务相比是有距离的。

2.2 远红外、微波联合干燥香菇的试验分析

试验二根据试验方案,重复3次,取平均值,得到试验结果,如表3所示。

2.3.2 远红外干燥箱温度、微波干燥功率对三指标的影响

将试验二的香菇干后品质得分y1结果作x1x2x3的计算机二次多项式回归分析[13],选择置信度95%,得回归分析统计表(表4)和方差分析表(表5)。

 

表4 回归分析统计表

  

相关系数R 0.998794确定系数R2 0.9975896调整确定系数R2 0.9939739标准误差0.7231873观测值16

 

表5 回归分析方差分析表

  

项目回归分析残差总计自由度df 9 6 1 5变异SS 1298.693 3.137999 1301.831均方根MS 144.2993 0.523统计量F 275.9069 P值3.73E-07

从表4可知,相关系数R=0.99,表明x1x2x3y1高度相关。由表5可见,y1回归模型的P值远小于显著性水平0.05,小于0.01回归效果为极显著。因此,利用该方程估测香菇干后品质具有实际意义。

回归方程去除不显著项,得

 

试验一:每次试验取处理后新鲜香菇2 kg,以远红外干燥箱内温度60℃和定功率0.8 W∕g微波干燥分别对香菇进行干燥试验,试验重复3次,结果取平均值,分别绘制2种干燥方法的失水特性曲线。试验二:以远红外干燥转换为微波干燥时香菇的含水率x1(简称“转换水分”,湿基)、远红外干燥箱内温度x2(℃)和微波干燥功率x3(单位鲜香菇初始质量的微波干燥功率W∕g)作为试验三因素,以干燥后香菇品质综合得分Q(y1)、干燥平均失水速率△M∕△ty2,%∕min,干基)、单位脱水质量能耗△D∕△Gy3,kW·h∕kg)为试验的评价指标,进行三因素正交回归试验,零水平重复2次,γ取1.287[13]。设计水平编码见表2,试验方案如表3所示。

 

2.2.2 优化计算

保证香菇干燥质量,兼顾提高生产效率和节省能耗是远红外-微波联合干燥的主要目的,因此将香菇干后品质综合评分作为目标函数,干燥速率及单位脱水耗电量为约束函数,进行优化计算。

约束条件:干燥速率≥2.5%∕min(干基),单位脱水耗电量≤3 kW·h∕kg。各影响因素取值范围:30≤x1≤80,45≤x2≤85,0.5≤x3≤2.5。

经计算机规划求解,得x1=53.00%,x2=66.81℃,x3=1.13 W∕g;对应的各指标值为y1=81.94,y2=2.77%∕min(干基),y3=2.66 kW·h∕kg,经试验验证(见表6),优化计算结果与试验验证结果非常接近。

试验一所测得的两种干燥条件下香菇失水特性曲线,如图1所示。从图中可以看出:干燥过程中,远红外干燥有明显的加速干燥、恒速干燥和降速干燥3个时期;定功率微波干燥也有加速干燥、恒速干燥和降速干燥3个阶段,但加速干燥阶段相对较短,这是由于微波穿透性较强,使香菇干燥迅速进入恒速干燥期。

 

表6 优化计算结果与试验验证

  

因素指标项目y1优化结果试验验证x1∕(%,w.b)53.00 53 x2∕℃66.81 67 x3∕(W·g-1)1.13 1.1 81.94 82.76 y2∕(%·min-1,d.b)2.77 2.59 y3∕(kW·h·kg-1)2.66 2.75

2.3 单因素对试验指标的影响

2.3.1 转换水分x1对三指标的影响

改天吧,今天我才回来。你郁闷?我也郁闷呢。吴天成压低声音话里有话地说,今天触霉头了,好端端地做着报告,突然就不行了。

x2x3优化值代入式(1)、式(2)、式(3)得

 

由图2a可以看出,香菇干后质量y1呈一上凸抛物线,最高点在x1=54%左右,与优化结果相符,特别随x1的增大,即转换为微波干燥越早,香菇干后品质越差;干燥平均失水速率y2x1的增加而增大,且增长斜率较大,表明远红外干燥越早转换成微波干燥,干燥过程越短;单位脱水耗电量y3x1的增大而减小,表明远红外越早转换成微波干燥能耗越小,这是因为微波的穿透性好于远红外,若过迟换成微波,因远红外脱水较困难,干燥过程加长,能耗增大。

 

远红外干燥的恒速干燥期为350%~50%(d.b)之间,此后降速干燥期的失水速率快速下降;微波干燥的恒速干燥期为550%~300%(d.b)之间,这是由于恒速干燥期内微波干燥失水速率大大高于远红外干燥失水速率,使整体干燥时间缩短,此后降速干燥期的失水速率下降相对较缓,可见微波干燥比远红外干燥更适合于低含水率、难脱水的后期干燥。

同理,可得y1=fx2),y2=fx2),y3=fx2)和 y1=fx3),y2=fx3),y3=fx3)两组方程,可分别绘成图2b和图2c。

2.2.1 试验回归方程

由于三指标量纲不同,式(4)、式(5)、式(6)分别除以各自优化值,使其规范化,得

由图2b可知,香菇干后品质y1x2的提高微呈上凸曲线,在x2=67℃左右形成质量最佳点,与优化结果相符;干燥速率y2x2增加而提高,表明远红外干燥箱温度越高干燥速率越快;干燥能耗y3x2的增大而减小,这是因为提高了远红外干燥箱温度时物料失水速率提高,干燥时间缩短,因而能耗有所降低。y1y2y3三条曲线在x2=67℃左右处相交,说明远红外-微波联合干燥的远红外烘箱较佳温度为67℃左右,这与优化计算结果吻合。

由图2c可知,香菇干后品质y1x3=1.1左右处达到最佳,随x3的增大和减小均有所下降,与优化结果相符;干燥速率y2x3增大而提高,表明微波干燥功率越高,香菇脱水速度就越快,且脱水速率与x3近似成正比关系;y3x3基本呈线性关系,微波干燥功率x3越大,干燥消耗能量略有增加,但增幅不大,这是由于微波干燥穿透性好,能量利用率高,不同微波功率对干燥能耗影响不明显。

线缆SC1固定点配件的一端使用M25的电缆接头固定在车端箱上,另一端连接到固定在车钩支架上的连接器上。连接器端接头使用消除应力接头,线缆的最小弯曲半径按其直径的5倍(60 mm)进行计算。

  

图2 x1(a),x2(b),x3(c)对三指标的影响

3 结论

(1)用远红外定温度干燥、微波定功率干燥单一方法分别干燥香菇的试验表明,远红外干燥有加速干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段;微波干燥也有加速干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段,但微波干燥的加速干燥阶段相对较短,这是由于微波穿透性较强,可使香菇干燥快速达到失水率较高的恒速干燥期所致;微波干燥降速干燥阶段失水速率降低变化较缓,适合于干燥后期难以脱水的干燥。

(2)远红外-微波联合干燥香菇正交试验结果分析表明,远红外干燥转微波干燥越早,干燥过程平均失水速率越高,干燥能耗越小;远红外干燥温度越高,干燥速度越快;提高微波干燥功率,干燥能耗稍有增加但不明显,这是由于微波穿透力强,能量利用率高所决定的。

山西黄河一线旅游资源的厚重程度与其市场竞争力不相匹配,黄河旅游产品总体知名度低,吸引东南沿海、南方和海外游客的能力低,客源主要来自省内、周边省份和环渤海地区[12],众多游客只知壶口而不知山西沿黄其他景点。以碛口景区为例,近年来其游客量和旅游综合收入增长迅速(见表2),但通过笔者的实地调查发现,众多游客前来碛口游玩的主要动机是这里门票免费,大多数游客在游玩过后的感受平平,重游意愿不强,还未形成良好的旅游口碑效应。

(3)以香菇干后品质为目标函数、干燥速率及单位脱水能耗为约束函数,经优化计算得最佳参数组合:远红外干燥箱温度66.81℃,微波干燥功率1.13 W∕g,远红外干燥转微波干燥时香菇的含水率53%(湿基),与试验验证结果相符。

研究结果可为优选香菇干燥加工方法研究提供理论参考。

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刘正怀,傅美贞,王俊
《金华职业技术学院学报》2018年第03期文献

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